[发明专利]有线现场装置与控制系统组件间的无线通信的系统与方法

说明书

技术领域

本公开通常涉及控制系统，尤其涉及用于有线现场装置与控制系统组件之间的无线通信的系统与方法。

背景技术

过程控制系统一般包括现场装置和控制系统组件。现场装置可包括测量过程变量的值或者过程组件的状态的传感器。现场装置还可包括用于控制诸如阀的过程设备的制动器(actuator)以及用于控制诸如发动机的过程设备的继电器(relay)。

控制系统组件可包括过程控制器、安全和报警应用、资产管理工具、配置工具以及过程历史记录应用。现场装置和控制系统组件一般使用通信协议经由有线连接相互通信。

在某些通信协议中，例如高速可寻址远程传感器(HighwayAddressable Remote Transducer：HART)协议，独立的导线对把各个现场装置连接到控制系统。此类导线对可承载表征过程变量或者所需制动器位置的模拟控制电流。低电压的频移键控(frequency shift keying：FSK)数字信号可叠加到模拟控制电流，以能够在HART现场装置与控制系统之间进行其它信息的通信。此类其它信息可包括配置信息、其它过程变量信息以及装置状态信息。

可使用HART多路复用器以便简化此类系统的连线。多路复用器单元可使用上述的组合的模拟和FSK数字通信协议与各个HART现场装置通信。然后，可使用串行数字链路来利用相关数字通信协议在多路复用器单元和控制系统之间通信。

在其它通信协议中，控制系统可通过承载串行数字信号的导线对与一个或多个现场装置通信。基金会现场总线(Foundation Fieldbus：FF)H1和Profibus是此类协议的两种示例。可由单个导线对支持的现场装置的数量有限。H1和Profibus都具有允许控制系统通过单个连接与更多数量的现场装置通信的相关协议(分别为FF HSE和Profinet)。

但是，此类控制系统仍然要求系统所有者在控制系统组件和现场装置之间安装一种或其它种有线连接。这种要求显著增加了过程控制系统的初始安装和扩展的成本和复杂度。

发明内容

本公开提供用于有线现场装置与控制系统组件之间的无线通信的系统与方法。

在第一实施例中，用于在现场装置与控制系统组件之间传送信号的系统包括现场链接单元和系统网关。现场链接单元与现场装置电耦合，在这二者之间使用第一协议传送信号。系统网关与控制系统组件电耦合，在这二者之间使用第二协议传送信号。现场链接单元和系统网关无线通信。第一和第二协议是相关协议。在特定实施例中，第一和第二协议是同一协议。

在其它特定实施例中，现场链路单元和系统网关之一对信号加密，然后无线发送加密信号。同样，现场链路单元和系统网关的另一个根据接收对加密信号解密。

在又一别的特定实施例中，系统还包括第二现场链路单元和第二网关。第二现场链接单元与第二现场装置电耦合，在这二者之间使用第三协议传送信号。第二系统网关与第二控制系统组件电耦合，在这二者之间使用第四协议传送信号。第二现场链接单元和第二系统网关无线通信。第三和第四协议是相关协议，或者在其它特定实施例中为同一协议。

在其它特定实施例中，系统还包括中间节点。现场链接单元和系统网关经中间节点无线通信。在又一别的特定实施例中，系统还包括多个中间节点，现场链接单元和系统网关经两个或两个以上的中间节点无线通信。

在第二实施例中，用于在现场装置与控制系统组件之间传送信号的方法包括在现场链接单元中以第一协议从与现场链接单元电耦合的现场装置接收信息。该方法还包括在现场链接单元和系统网关之间对信号进行无线通信。该方法还包括以第二协议从系统网关向与系统网关电耦合的控制系统组件传送信号。第一协议和第二协议是相关协议。在特定实施例中，第一和第二协议是同一协议。在其它特定实施例中，信号在现场链接单元和系统网关之间直接或经由一个或多个中间节点无线通信。

从以下附图、说明和随附权利要求书，其它技术特征就可对本领域技术人员显而易见了。

附图说明

为了该公开的更完整理解，现结合附图进行以下描述，其中：

图1依照该公开的一种实施例示出用于在有线现场装置与控制系统组件之间的有线通信的示例系统；以及

图2依照该公开的一种实施例示出用于在有线现场装置与控制系统组件之间的有线通信的示例方法。

具体实施方式